導(dǎo)語：電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1H9000V2.0系統(tǒng)及其運(yùn)行情況

H9000V2.0系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺(tái)主控機(jī)（上位機(jī)）和4套現(xiàn)地控制單元（1-4#機(jī)組LCU）組成。

現(xiàn)地控制單元（LCU）分別由一體化工控機(jī)、現(xiàn)地PLC控制單元、通訊模件、模入模件、開入模件、中斷模件、開出模件等模塊組成。①工控機(jī)：上位機(jī)與現(xiàn)地控制單元PLC通過工控機(jī)進(jìn)行通信，傳輸數(shù)據(jù)、指令，工控機(jī)若故障將使中央控制室失去對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)視和實(shí)時(shí)控制。②獨(dú)立的雙冗余PLC：是LCU單元的核心，完成對(duì)監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理，通過工控機(jī)向上位機(jī)傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并自動(dòng)服從上位機(jī)的命令和管理,按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行邏輯判斷，通過輸入輸出模塊完成對(duì)輔助設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。③模入、開入、中斷和開出模件主要完成機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的采集和輸出PLC控制指令，這些模件安裝在不同位置的機(jī)架背板上。④通訊模件用于PLC與安裝在不同機(jī)架上各模件的通訊。監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)9年來，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行造成重大影響的故障進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，工控機(jī)故障，如死機(jī)、硬盤損壞、風(fēng)扇磨損或集塵引起散熱不良致使元件燒壞等占到60%左右。通訊元件故障（主要是光電轉(zhuǎn)換器）占到40%，其他模件雖然也有很多缺陷，但只是影響個(gè)別輔助設(shè)備運(yùn)行，不會(huì)對(duì)機(jī)組整體安全構(gòu)成威脅。在機(jī)組LCU配置圖中可以看出，上位機(jī)的兩套獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)總線和現(xiàn)地LCU雙冗余PLC都要通過工控機(jī)進(jìn)行通信，這并不是完全意義上的硬件雙冗余互為備用的雙通道網(wǎng)絡(luò)。綜上，工控機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。

2安康水電廠機(jī)組監(jiān)控升級(jí)改造

H9000V3.0系統(tǒng)于2001年研制開發(fā)成功，V3.0版與過去較大改進(jìn)之處包括可編程控制器直接上以太網(wǎng)、提供監(jiān)控系統(tǒng)WEB瀏覽功能、最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約庫及軟件包等，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。

安康水電廠機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造的主要內(nèi)容是：在保留原來電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)主控級(jí)工作站、服務(wù)器更換；應(yīng)用軟件升級(jí)到目前最新版本，即H9000V3.0。

①LCU取消工控機(jī)，增加以太網(wǎng)模塊、通訊控制器、觸摸屏、現(xiàn)地交換機(jī)，更換SOE模塊；②增加溫度RTD模塊及其機(jī)箱、電源等模塊。③PLC的編程軟件從DOS（MODSOFT2.6）升級(jí)到WINDOWS（CONCEPT2.6）；④增設(shè)機(jī)械事故停機(jī)后備PLC。

下面分別就4F機(jī)組LCU升級(jí)改造項(xiàng)目進(jìn)行介紹：

①LCU取消工控機(jī)，增加以太網(wǎng)模塊、通訊控制器、觸摸屏、現(xiàn)地交換機(jī)，更換SOE模塊。工業(yè)控制微機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，是影響LCU乃至監(jiān)控系統(tǒng)可靠性的瓶頸，在安康水電廠監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用證明也確實(shí)如此。H9000V3.0在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較大改進(jìn)，LCU采用了可編程控制器（NOE77101）直接上以太網(wǎng)的方式，在控制主回路中取消了工控機(jī)，工控機(jī)（配置有觸摸屏）僅作為現(xiàn)地的輔助控制人機(jī)聯(lián)系設(shè)備，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)顯示器的作用，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，工控機(jī)可以退出運(yùn)行。由于控制主回路取消工控機(jī)，使上下位機(jī)通信更加流暢，設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)性更高，LCU的運(yùn)行可靠性大幅度提高，維護(hù)工作變得更加簡(jiǎn)單，為下一階段安康水電廠實(shí)現(xiàn)無人值班（少人值守）運(yùn)行的要求創(chuàng)造了有利條件。

機(jī)組LCU在PLC控制上仍然沿用老版本，仍是A、B兩套在硬件上相互獨(dú)立、軟件相同的雙冗余PLC，正常運(yùn)行期間一套PLC為“主站”，另一套為“熱備站”。不同的是每套PLC上增加了兩個(gè)以太網(wǎng)通訊模塊（NOE77101）以代替原來工控機(jī)承擔(dān)的機(jī)組LCU與上位機(jī)的通信任務(wù)，通訊網(wǎng)絡(luò)（NOE77101）通過光口分別與100M冗余以太網(wǎng)A網(wǎng)、B網(wǎng)相連接，改造后的機(jī)組LCU將通過4個(gè)通信通道與上位機(jī)相連接，每個(gè)通信模塊承擔(dān)的任務(wù)相同，正常運(yùn)行期間只有一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊（NOE77101）處于工作狀態(tài)，其他三個(gè)處于熱備用狀態(tài)，從而徹底消除了原工控機(jī)給監(jiān)控系統(tǒng)造成的瓶頸，使監(jiān)控系統(tǒng)的控制可靠性得到進(jìn)一步加強(qiáng)。真正實(shí)現(xiàn)了H9000系統(tǒng)硬件與軟件冗余體系，軟件總體設(shè)計(jì)采用無主設(shè)計(jì)的概念，認(rèn)為系統(tǒng)整體出現(xiàn)故障的概率是零，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是可控的。

②增加溫度RTD模塊及其機(jī)箱、電源等模塊。在H9000V2.0系統(tǒng)中機(jī)組溫度采集工作由溫度巡檢儀完成，溫度量通過工控機(jī)擴(kuò)展串口接入上位機(jī)，而不進(jìn)入PLC。H9000V3.0系統(tǒng)采用高性能的溫度量采集模塊（ARI03010）取代溫度巡檢儀原先所承擔(dān)的采集機(jī)組各部溫度的任務(wù)，機(jī)組每個(gè)測(cè)溫電阻直接與測(cè)溫模塊的每個(gè)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，將溫度量模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量再輸出至PLC，提高了溫度的實(shí)時(shí)性和可靠性。這次升級(jí)改造同時(shí)對(duì)機(jī)組溫度保護(hù)跳閘邏輯條件也進(jìn)行了修改。原溫度保護(hù)是推力、上導(dǎo)、水導(dǎo)軸承分別有兩塊瓦（其他瓦溫由溫度巡檢儀采集）與帶有電接點(diǎn)的常測(cè)溫度表相連接，當(dāng)瓦溫達(dá)到動(dòng)作定值后，電接點(diǎn)閉合啟動(dòng)溫度保護(hù)使機(jī)組事故停機(jī)。改造后的溫度量進(jìn)入進(jìn)行PLC后，不再被單一用于溫度監(jiān)視，還用于邏輯判斷，發(fā)出報(bào)警或事故停機(jī)信號(hào)。上導(dǎo)和水導(dǎo)溫度保護(hù)動(dòng)作邏輯與此相同，只是溫度定值不同。每個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)還附設(shè)有梯度閉鎖，防止溫度采集回路故障引起測(cè)量值突變，造成溫度保護(hù)誤動(dòng)，從而整體提高了溫度保護(hù)的安全性和可靠性。將各機(jī)架電源模塊更換為CPS11420電源，輸出功率更大，供電質(zhì)量更穩(wěn)定。將中斷模塊更換為modicon生產(chǎn)的ERT85410產(chǎn)品。

③PLC的編程軟件從DOS（MODSOFT2.6）升級(jí)到WINDOWS（CONCEPT2.6）。LCU查詢系統(tǒng)采用WINDOWS畫面模式，符合大多數(shù)人使用WINDOWS操作系統(tǒng)的習(xí)慣。彩色觸摸屏的應(yīng)用、簡(jiǎn)化菜單層次、用紅綠標(biāo)志表示設(shè)備狀態(tài)對(duì)于運(yùn)行人員現(xiàn)地查詢、監(jiān)視十分便捷、直觀。

④增設(shè)機(jī)械事故停機(jī)后備PLC。在H9000V2.0系統(tǒng)中已經(jīng)將機(jī)組機(jī)械保護(hù)邏輯判斷回路做成了程序，存入PLC的CPU模件當(dāng)中，機(jī)組監(jiān)控正常運(yùn)行期間A、B兩套PLC相互備用，機(jī)組機(jī)械保護(hù)可靠投入。但PLC故障后機(jī)組將失去機(jī)械保護(hù)，這對(duì)運(yùn)行機(jī)組安全是危險(xiǎn)的，而且兩套PLC同時(shí)故障的情況也是有可能發(fā)生的，如電源同時(shí)故障等。H9000V3.0系統(tǒng)專門針對(duì)此問題增設(shè)了一個(gè)機(jī)械事故停機(jī)后備PLC，作為機(jī)組事故停機(jī)的后備手段。具體做法是在機(jī)組LCU內(nèi)設(shè)置一個(gè)小型機(jī)械事故停機(jī)后備PLC，該P(yáng)LC發(fā)出的事故停機(jī)信號(hào)為獨(dú)立的機(jī)組過速、事故低油壓及緊急停機(jī)按鈕等，在發(fā)生上述事故時(shí)，主PLC與小PLC同時(shí)發(fā)出事故停機(jī)信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)組緊急停機(jī)。機(jī)械事故停機(jī)后備PLC的信號(hào)、電源獨(dú)立配置。

3機(jī)組監(jiān)控升級(jí)改造后的運(yùn)行情況及評(píng)價(jià)

1-4#機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造完成投入運(yùn)行后，發(fā)生的故障或存在的問題，需要增添一些功能。

①1#機(jī)組、3#機(jī)組LCUB套PLC網(wǎng)絡(luò)模塊（NOE77101）前后多次發(fā)生故障，系統(tǒng)均能自動(dòng)切換至備用網(wǎng)絡(luò)模塊（NOE77101）運(yùn)行，沒有影響到機(jī)組運(yùn)行，但從另一個(gè)方面看，網(wǎng)絡(luò)模塊故障率較高，要進(jìn)一步從產(chǎn)品質(zhì)量和通訊協(xié)議是否配合方面進(jìn)行檢查。②1--4＃機(jī)組均多次發(fā)生“測(cè)溫回路斷線”“瓦溫梯度閉鎖”告警，測(cè)點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)數(shù)值變化太大。梯度閉鎖動(dòng)作，此測(cè)點(diǎn)溫度值被溫度保護(hù)屏蔽，不參與溫度保護(hù)跳閘邏輯比較，不影響機(jī)組運(yùn)行。原因是測(cè)溫回路端子松動(dòng)接觸電阻增大或測(cè)溫電阻損壞。對(duì)策是①平時(shí)應(yīng)注意避免機(jī)組在震動(dòng)區(qū)運(yùn)行，減輕機(jī)組及廠房震動(dòng)。②在大小修中更換測(cè)溫電阻，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理。③個(gè)別自動(dòng)化元件（如2F快速門高度位移傳感器、1F導(dǎo)葉開度傳感器）由于沒有備件對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視造成影響。④建議機(jī)組監(jiān)控增加黑啟動(dòng)開機(jī)流程。機(jī)組黑啟動(dòng)是快速恢復(fù)廠用電重要方法，也是電網(wǎng)崩潰后恢復(fù)電網(wǎng)的首要工作。實(shí)現(xiàn)少人值班后，不會(huì)有較多運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開機(jī)，進(jìn)行黑啟動(dòng)操作，這就延誤廠用電的恢復(fù)時(shí)間，將對(duì)設(shè)備、防洪設(shè)施和電網(wǎng)運(yùn)行安全極為不利。因此增加機(jī)組黑啟動(dòng)流程很有必要。對(duì)此有利的是，保留現(xiàn)有“空載開機(jī)流程”，再將其中“判斷推外油流正?！钡臈l件刪除之后形成的新流程，就能滿足監(jiān)控黑啟動(dòng)機(jī)組的要求，就是所需要的“黑啟動(dòng)開機(jī)流程”。⑤建議增加監(jiān)控投撤風(fēng)閘功能。目前監(jiān)控上只能監(jiān)視風(fēng)閘狀態(tài)，不能進(jìn)行遠(yuǎn)方投撤操作。增加監(jiān)控投撤風(fēng)閘功能必要性：當(dāng)機(jī)組在高水頭下停機(jī)存在慢轉(zhuǎn)的現(xiàn)象需投入風(fēng)閘制動(dòng)，還有為檢修工作做安全措施需要投撤風(fēng)閘，這些都要到現(xiàn)地操作。為實(shí)現(xiàn)少人值班（無人值守），減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。有利條件是，機(jī)組LCU已有控制風(fēng)閘投撤的開出繼電器，只要在PLC中增加投撤風(fēng)閘的邏輯程序，上位機(jī)風(fēng)閘狀態(tài)畫面上增設(shè)操作按鈕就能實(shí)現(xiàn)。

從總體上來說，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行還是非常穩(wěn)定的，沒有發(fā)生危及機(jī)組安全運(yùn)行的故障、缺陷，也極大的方便了運(yùn)行值班人員操作維護(hù)。監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造成功以及功能不斷完善，將對(duì)安康水電廠下一步運(yùn)行值班方式改革，實(shí)現(xiàn)少人值班（無人值守）有很大的促進(jìn)作用。也將為安康水電廠安全生產(chǎn)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為國(guó)家創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益發(fā)揮重要作用。

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關(guān)鍵詞：電機(jī)組；監(jiān)控系統(tǒng)；改造